LENS激光熔融风喷金属3D打印技术

激光熔融风喷金属粉末成形(LENS)系统，是使用大功率激光将金属粉末致密地熔融到三维基底结构上，从而实现金属3D打印。它使用计算机辅助设计(CAD)文件所提供的几何形状数据，控制金属材料的逐点逐层熔融堆积成型。它所配备的软件和闭环控制系统，能够确保3D打印过程的几何完整性和机械可重复性。

LENS的工艺过程在充满氩气的密封工作腔内进行。工作腔内的氧气和水份含量保持低于10ppm,以确保部件的清净和防止材料的氧化。金属粉末原料是由Optomec专有的、可精确调控流量的粉末输运系统传送到喷头处。当完成了一个单层材料的熔融堆积之后,粉末喷头就会继续移动到下一层。这样,整个固体部件就可以逐层被构造出来。对熔融堆积完成后的部件还可以进行加热处理、热等压压制或任何特定的机加工处理。利用大功率激光、工艺参数控制和对整个工作环境的控制，使得LENS技术能够有效地加工多种像钛、不锈钢、铬镍铁合金那样的高性能金属材料,并能满足特殊应用中所需的关键质量要求。

LENS技术，既可以作为独立的系统来使用,也可以作为模块化的打印装置融入集成到现有的或新组建的CNC机床系统中。LENS金属增材打印设备就可以与传统的机械加工在同一平台系统中工作,以利用现有的基础让机械师使用熟悉的用户界面来操纵增材打印功能。

LENS3D增材打印机及其应用Optomec的3D金属打印设备可以用于在产品的整个生命周期中进行材料的研发、功能性原型的设计、增材与切削的混合式加工制造、表面涂层、返工和修补。

修补损伤的部件返工和对半成品的加工快速原型制作表面涂层混合式加工制造材料的研发LENS用于可行性实验的简化入门级小尺度打印机LENSM$-7用于中尺度快速产品原型开发的打印机LENS-R大尺度打印生产的设备可融入集成到CNC机床系统中的LENS系列可融入集成到其他各种生产加工系统中的模块化LENS打印机LENS在打印制作3D金属部件中的主要优越性

丰富的经验，二十多年为工业应用提供LENS金属增材打印技术和设备灵活性，LENS金属增材打印技术可适用于整个产品的生命周期中的各种加工制造经济实惠，可将LENS技术融入集成到低成本立式铣床上独特的功能，可将不同材料打印成单一样品并使其产生成分比例渐变高质量，闭环控制工艺参数以确保每个产品都符合同样的质量要求精确性，高度聚焦的局部加工过程,以减小加热和受热区域混合型，在现有组件上添加新的功能或进行修复修补损伤的部件

对高价值金属组件进行损伤修补是最大限度地提高其使用寿命、降低设备运行成本并有助于维持其常备就绪的一个至关重要的环节。采用在磨损或损坏的区域局部添加材料的修复方法使得您能够通过特殊的工艺参数控制而得到优秀的材料性能。LENS部件修补工艺是具有高度针对性、精确地以尽量小的受热区域将添加的材料熔融放置到磨损或损坏的位置,使其能够修复那些燃气涡轮引擎中常见的最敏感的薄壁组件。经LENS增材修补的组件材料机械性能通常是等同于甚至优于锻造的材料。LENS系统可在现有组件上进行增材修补的能力使它成为在设备修理和组件损伤修补中非常重要的有效工具。

为了能够修补国防和航空航天组件,LENS打印制作工艺是经过了严格流程参数优化的。目前它正在世界各地的检修服务设施中被广泛用于金属部件修理和组件损伤修补。

快速产品原型的打印制作

金属产品原型组件可以用LENS打印机直接从计算机上的CAD模型快速地制作出来。LENS打印机可以制作很大尺度的金属部件,并且它的建造速度通常能比其他的金属3D打印方法快10倍以上。新的设计概念可以通过CAD原型模型的修改调整而得到快速评估,以缩短从研发设计到首批产品生产的时间。

金属材料的研发

△使用LENS打印制造金属成分渐变的材料结构(由波兰军事大学提供)

LENS打印系统可使材料研究人员迅速地试制出具有卓越性能的新颖金属材料。如果使用传统的金属处理设备,研究人员通常需要耗费大量的时间进行材料研发,因为他们只能对每一种材料样本进行单一材料的化学评估。使用LENS打印系统,研究人员可以将多种金属材料以成分渐变的形式结合为单一样本,于是能够用一种样本就测量出冷却率、材料成分比例与微组织结构、机械性能的相关关系。

混合式加工制造

混合式金属加工制造方法为工业制造商们提供了巨大工艺流程改进的前景。

混合式加工制造方法这一术语是用来描述结合金属3D打印(AM)技术和传统的切削技术,从而使每一道工序能够在同一台机器上对同一部件进行加工。这种混合式加工制造方法可以降低采用金属3D打印新技术的风险与成本,并为工业制造商们提供了一种更务实的、渐进的工艺流程改进途径。

Optomec已经将其金属3D打印技术设计成模块化的LENS打印装置,可与其他金属加工制造的工作平台(如数控铣床、机床、机器人或特制构架)组成混合式的生产加工系统。例如,当LENS打印装置被融入集成到CNC立式铣床后,就可以在一台机器构架上对同一金属部件进行局部堆积材料和切削之类的增材、减材加工制造或修复。

使用混合式加工制造方法可以降低采用增材打印技术的成本和培训障碍。LENS增材打印打印装置可以被集成融入到现有的切削机床自动化平台上,提供了一种具有低成本起点的3D打印金属的功能。除此之外,混合式的加工制造机器可以将增材和切削的工序控制集成到同一用户界面,易于您的机械师利用熟悉的界面系统进行培训学习和加工操作。

Optomec的与众不同之处

二十多年来,Optomec一直采取着一种循序渐进的方式帮助客户有效地利用增材打印制造技术的优越性来实现其生产业务的最大盈利。对Optomec来说,使用增材打印制造技术的目的就是要为各种部件及其生产过程添加的价值。使用Optomec的3D打印设备,您既可以打印制造完整的三维部件,也能够在传统方法制造的两维或三维部件上增材打印(print-on)所需的附加功能。这种微妙且重要的差异使得Optomec增材打印制造技术能够与现有的传统的制造方法共存合作,提供更多的价值。Optomec还提供开放式的3D打印系统架构,以便于融入集成到其它生产工艺的平台中。Optomec不希望将其客户捆绑在单一的材料供应商上。客户通常可以直接从多个供应商购买材料,从而降低成本,建立更安全可靠的产品材料供应链。Optomec提供的业界证明了的模块化3D打印技术可以很容易地集成到各种工厂里的自动化系统、机器人、数控平台等,从而降低其设备安装成本和风险。

可用于3D打印的各种材料

在增材打印制造技术背后的材料科学其实是使得这一工艺过程在制造业产生如此革命性地转变的一个关键因素。Optomec提供的3D打印技术能够打印多种功能性材料,包括结构性和导电的金属、陶瓷、导电粘结剂、电介质、半导体、生物和许多其它用于制造航空航天、医疗和消费类电子产品的材料。这种独特的3D打印技术还能把功能材料有选择性地仅打印到所需的位置,以增添结构的所需性能或提高最终产品的功能。其3D打印过程是可以精密控制的,以制作出所需的机械或电气的材料功能特性。它甚至还可以把不同的材料在打印过程中混合起来制造新的合金或组分渐变结构,改进产品的材料性能。